【手続補正書】
【提出日】平成18年11月7日(2006.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  レーザ加工装置およびレーザ加工方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  レーザ発振器と、レーザ光を反射するミラーと、前記レーザ光を集光するレンズと、四角形のシート状のワークを保持するワーク保持装置と、前記ワークの対向する１組の辺のそれぞれの位置を認識する第１位置認識手段および第２位置認識手段とを有するレーザ加工装置であって、
前記ワーク保持装置は、前記ワークの四隅をそれぞれ保持する保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄ、ならびにベースを有し、
前記保持部Ａはベースに固定されており、
前記保持部Ａを原点とするＸ−Ｙ直交座標平面において、
前記保持部Ｂは、Ｙ軸上に配置され、
前記保持部Ｃは、Ｘ軸上に配置され、
前記保持部Ｄは、前記保持部Ｂと前記保持部Ｃとを結ぶ線分を介して前記保持部Ａと対向するように配置され、
前記保持部Ｂおよび前記保持部Ｃのいずれか一方の保持部は、前記一方の保持部が配置された軸方向にのみ移動可能なように前記ベースに取り付けられ、前記保持部Ｂおよび前記保持部Ｃの他方の保持部と前記保持部Ｄとは、ｘ方向およびｙ方向に移動可能なように前記ベースに取り付けられている
レーザ加工装置。
【請求項２】  保持部Ｂ、保持部Ｃ、および保持部Ｄが、ワークに作用する各保持部の移動可能な方向の張力を測定する手段を備えている請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】  少なくともワーク中央部におけるワークの表面状態を認識できるワーク表面状態認識手段を更に含む請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】  四角形のシート状のワークの四隅をそれぞれ保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄで保持した後、レーザ発振器から出射されたレーザ光をミラーで反射させ、レンズで集光して前記ワークの被加工面に前記レーザ光を照射するレーザ加工方法であって、
４つの保持部のうち、固定されているものを保持部Ａとし、前記保持部Ａを原点とするＸ−Ｙ直交座標平面において、Ｙ軸上に配置されるものを保持部Ｂ、Ｘ軸上に配置されるものを保持部Ｃ、前記保持部Ｂと前記保持部Ｃとを結ぶ線分を介して前記保持部Ａと対向するように配置されるものを保持部Ｄとし、
前記ワークの四隅を保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄで保持することが、
保持されたワークの前記保持部Ａにより保持された隅を含む辺のいずれか一方の位置を認識し、前記認識された第一の辺の位置が所定位置でない場合には、前記第一の辺の前記保持部Ａにより保持された隅と反対側の隅を保持する保持部を、その保持部が配置されている軸と直交する方向（以下、この方向を「位置調整方向」と呼ぶ）に移動させて前記第一の辺の位置が所定位置となるように調整し、
保持されたワークの前記第一の辺と対向する第二の辺の位置を認識し、前記第二の辺の位置が所定位置にない場合には、前記第二の辺を保持する２つの保持部の少なくとも一方を前記位置調整方向に移動させて前記第二の辺の位置が所定位置となるように調整する
ことを含む、レーザ加工方法。
【請求項５】  第一の辺の保持部Ａにより保持された隅と反対側の隅を保持する保持部および保持部Ｄに設けられた張力を測定する手段により張力を測定し、前記保持部および前記保持部Ｄにおける張力が所定値となるように、前記保持部および前記保持部Ｄを、位置調整方向と直交する方向に移動させることを更に含む請求項４に記載のレーザ加工方法。
【請求項６】  ワークの表面状態を認識し、ワークが水平方向において１つの平面を形成していない場合には、ワークが水平方向において１つの平面を形成するように第二の辺を保持する２つの保持部を位置調整方向に移動させることを更に含む請求項４または請求項５に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザ加工処理に付されるシート状のワークであって、自重によりたるみが生じやすく僅かな力で弾性変形しやすいワーク、具体的には樹脂シート、プリプレグシートまたは金属箔シートを保持してレーザ加工する方法およびレーザー加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の小型電子機器の普及に伴い、小さなスペースに多くの配線を形成できる多層基板が採用されるに至っている。多層基板を構成する各プリプレグには、各プリプレグ上の配線を相互に接続するためにビア・ホール用の小孔が形成される。一般に、この小孔はレーザ・ビームを照射して形成される。小孔の直径は例えば約２００μｍ程度であり、この場合、５１０mm×３４０mmの基板に、一般に約６００００〜約９００００個の小孔が形成される。
【０００３】
従来、レーザを用いてプリプレグに小孔を穿つ場合には、ワークであるプリプレグを水平方向に保持し、レーザをワークの被加工面に対して垂直方向に照射するのが一般的である。そのようなワークの保持方法について、図６を参照しながら説明する。
【０００４】
図６に示すワーク保持装置（60）は、ワークを挟むことができるワーク固定手段Ａ（62）およびワーク固定手段Ｂ（63）、ワーク固定手段駆動シリンダ（64）、ワーク固定手段Ａ開閉用シリンダ（65）、ワーク固定手段Ｂ開閉用シリンダ（66）、ならびにワーク（61）をワーク固定手段Ａ（62）およびワーク固定手段Ｂ（63）まで移動させるためのワーク供給ステージ（67）を含んで成る。
【０００５】
ワーク（61）はワーク供給ステージ（67）上に置かれた状態で、ワーク供給ステージ（67）に接続された駆動手段（図示せず）によって図示するようにワーク保持具（60）へ移動する。このとき、ワーク（61）は、ワーク固定手段Ａ（62）およびワーク固定手段Ｂ（63）がワークを挟むための「挟み代」に相当する部分がワーク供給ステージ（67）の両側（図６において両矢印Ａで示される方向の両端）からはみ出している。ワーク（61）がワーク保持装置（60）の所定位置に到達した後、ワーク固定手段Ａ開閉用シリンダ（65）およびワーク固定手段Ｂ開閉用シリンダ（66）によりワーク固定手段Ａ（62）およびワーク固定手段Ｂ（63）が閉じてワーク（61）の両側端部を挟んで固定し、それによりワーク（61）がワーク保持装置（60）に保持される。その後、ワーク供給ステージ（67）が引き出されてワーク（61）から離れる。
【０００６】
ワーク固定手段Ａ（62）およびワーク固定手段Ｂ（63）がワーク（61）の両端部を挟んで固定した状態では、ワーク（61）の自重によりワーク（61）の中央付近にたるみが生じやすい。そこで、ワーク固定手段駆動シリンダ（64）のシリンダロッドを押し出し、ワーク固定手段Ｂ（63）をワーク固定手段Ａ（62）から遠ざかるように移動させれば、ワーク（61）をたるみ無く水平に保持できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにしてワークのたるみを無くす場合には、ワークに張力が作用し、それによりワークに「伸び」が生じる。「伸び」が生じたワークは一般に、ワークから張力を解放すると元の寸法に近づくように回復する。従って、「伸び」が生じた状態のワークに所定の加工、例えばレーザによる穿孔加工を実施した後、保持装置からワークを取り出すと、孔の位置が所定位置からずれて加工の位置精度が低下するおそれがある。位置精度の低下を回避するために、ワークの「伸び」に起因する「ずれ」を予め考慮してレーザの照射位置を補正することも可能ではあるが、「伸び」の程度が大きくなると、そのような補正にも限界が生じる。
【０００８】
特に、今後、多層基板のプリプレグ等は一層薄くなることが予想されるが、基板材料が薄くなると、前記のような補正によって加工位置の精度を向上させることは、より困難となる。一般に、先に述べたような数および寸法の小孔をワークに形成するには小孔の位置精度は±５μｍである必要があり、そのためには、ワークの伸びを０．１mm未満に抑える必要がある。この条件を図６に示す装置を用いて満たすことは、ワークの厚さが５０μｍ以下になると非常に難しくなる。
【０００９】
更に、図６のワーク保持装置（60）において、ワーク（61）の１つまたは複数の辺が本来位置すべき場所からずれて、例えば斜めに保持されるおそれがあるが、当該ワーク保持装置（60）において、一度ワーク（61）がワーク固定手段Ａ（62）およびワーク固定手段Ｂ（63）で固定された後は、ワーク（61）の固定位置を変更することは容易ではなく、実質的に不可能である。従って、ワーク（61）がずれた位置で保持されると、たとえワーク（61）そのものが正しい形状寸法を有していたとしても、ワーク（61）の加工位置の「ずれ」を招き、それにより加工の位置精度が低下することとなる。
【００１０】
このように、従来のワーク保持装置（60）においては、ワーク（61）に生じる「伸び」または保持されたワーク（61）の位置のずれに起因して、ワークの加工の位置精度が低下するおそれがある。本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、厚さが小さい薄型のシート状ワークにおいて生じやすい「たるみ」および「伸び」の問題を軽減し、更にはワーク保持後にワークの位置を調整することが可能なようにワークを保持するレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のレーザ加工装置は、レーザ発振器と、レーザ光を反射するミラーと、前記レーザ光を集光するレンズと、四角形のシート状のワークを保持するワーク保持装置と、前記ワークの対向する１組の辺のそれぞれの位置を認識する第１位置認識手段および第２位置認識手段とを有するレーザ加工装置であって、
前記ワーク保持装置が、前記ワークの四隅をそれぞれ保持する保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄ、ならびにベースを有し、
前記保持部Ａはベースに固定されており、
前記保持部Ａを原点とするＸ−Ｙ直交座標平面において、
前記保持部Ｂは、Ｙ軸上に配置され、
前記保持部Ｃは、Ｘ軸上に配置され、
前記保持部Ｄは、前記保持部Ｂと前記保持部Ｃとを結ぶ線分を介して前記保持部Ａと対向するように配置され、
前記保持部Ｂおよび前記保持部Ｃのいずれか一方の保持部は、前記一方の保持部が配置された軸方向にのみ移動可能なように前記ベースに取り付けられ、前記保持部Ｂおよび前記保持部Ｃの他方の保持部と前記保持部Ｄとは、ｘ方向およびｙ方向に移動可能なように前記ベースに取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
このレーザ加工装置に含まれる、ワーク保持装置は、保持部Ｂおよび保持部Ｃの移動可能な方向が異なっている点において異なっている。これは、後述するように、本発明のレーザ加工方法を上記本発明の装置で実施する場合において、ワークの対向する１組の辺の位置を認識して調整するに際し、どの辺の組み合わせを採用するかによって保持部Ｂおよび保持部Ｃの移動方向が決定されることによる。
【００１３】
上記保持装置によれば、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄが移動可能であるから、それぞれの保持部でワークの四隅を保持した後であっても、ワークの位置を調整することが可能である。また、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄを適宜ｘ方向および／またはｙ方向に移動させることにより、ワークをたるませることなく水平に保持できる。なお、ｘ方向とはＸ軸に平行な方向（Ｘ軸方向を含む）を意味し、ｙ方向とはＹ軸に平行な方向（Ｙ軸方向を含む）を意味するものとする。
【００１４】
各保持部は四角形のワーク、好ましくはそれぞれの角が直角である長方形または正方形のワークの各隅を保持できる機構を備えたものであり、ワークは、例えば、ピンまたはクリップ等によって保持される。ピンは、一方の部材が突起を有し、他方の部材が突起が嵌合する凹部を備えた開閉機構を有する２つの部材から成り、２つの部材をワークを挟むように閉じたときにワークを保持するようなものであってよい。各保持部は、ワークを保持した状態において、ワークの保持部分（面あるいは点）が同一平面上に存在するように配置されることが好ましい。
【００１５】
移動可能な保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄはそれぞれ、１方向または同一平面内の垂直な２方向に移動できるものであり、例えば、Ｘ軸ステージもしくはＹ軸ステージ、またはＸ−Ｙステージを備えたものである。４つの保持部を載置するベースは、例えば、それ自体が摺動可能であり、保持装置全体を加工のために所定位置へ移動させ得るようになっていてよい。
【００１６】
本発明のレーザ加工装置は、ワークの対向する１組の辺のＸ−Ｙ直交座標平面における位置をそれぞれ認識する第１認識手段および第２認識手段を備えている。この認識手段を用いれば、ワークの辺の位置を確認しながら所定位置に調整することが容易となる。ワークの対向する１組の辺としては、保持部Ａと保持部Ｃで保持される隅を結ぶ辺（便宜的に、辺ａｃと呼ぶ）と保持部Ｂと保持部Ｄで保持される隅を結ぶ辺（便宜的に、辺ｂｄと呼ぶ）との組み合わせ、および保持部Ａと保持部Ｂで保持される隅を結ぶ辺（便宜的に、辺ａｂと呼ぶ）と保持部Ｃと保持部Ｄで保持される隅を結ぶ辺（便宜的に、辺ｃｄと呼ぶ）との組み合わせがあり、例えば辺ａｃと辺ｂｄの位置を調整する場合には、辺ａｃの位置を第１認識手段で、辺ｂｄの位置を第２認識手段で認識する。第１および第２認識手段としては、例えばＣＣＤカメラまたはその他のカメラを使用できる。
【００１７】
本発明のレーザ加工装置は、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄが、ワークに作用する各保持部の移動可能な方向の張力を測定する手段を備えていることが好ましい。張力を測定しながら保持部を移動させることにより、ワークに過度に張力が作用して「伸び」が生じることを有効に防止できる。張力を測定する手段は、ワークを適切に保持する過程で各保持部をどのように移動させるかに応じて、必要な方向においてのみワークに作用する張力を測定し得るように各保持部に取り付けるとよい。
【００１８】
本発明のレーザ加工装置は、少なくともワーク中央部におけるワークの表面状態を認識し得るワーク表面状態認識手段を含んでいることが好ましい。このワーク表面状態認識手段によれば、ワーク中央部に生じやすい「しわ」および／または「たるみ」を認識できるので、表面状態を見ながら「しわ」および／または「たるみ」が無くなるように、保持部を適宜移動させることが可能となる。ワーク表面状態認識手段としては、例えば、ＣＣＤカメラまたはその他のカメラを使用できる。また、ワーク表面状態認識手段はワークの表面全体の状態を認識できるよう、移動可能なものであってよい。
【００１９】
また、本発明は上記課題を解決するべく、四角形のシート状のワークの四隅をそれぞれ保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄで保持した後、レーザ発振器から出射されたレーザ光をミラーで反射させ、レンズで集光して前記ワークの被加工面に前記レーザ光を照射するレーザ加工方法であって、
４つの保持部のうち、固定されているものを保持部Ａとし、前記保持部Ａを原点とするＸ−Ｙ直交座標平面において、Ｙ軸上に配置されるものを保持部Ｂ、Ｘ軸上に配置されるものを保持部Ｃ、前記保持部Ｂと前記保持部Ｃとを結ぶ線分を介して前記保持部Ａと対向するように配置されるものを保持部Ｄとし、
前記ワークの四隅を保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄで保持することが、
保持されたワークの前記保持部Ａにより保持された隅を含む辺のいずれか一方の位置を認識し、前記認識された第一の辺の位置が所定位置でない場合には、前記第一の辺の前記保持部Ａにより保持された隅と反対側の隅を保持する保持部を、その保持部が配置されている軸と直交する方向（以下、この方向を「位置調整方向」と呼ぶ）に移動させて前記第一の辺の位置が所定位置となるように調整し、
保持されたワークの前記第一の辺と対向する第二の辺の位置を認識し、前記第二の辺の位置が所定位置にない場合には、前記第二の辺を保持する２つの保持部の少なくとも一方を前記位置調整方向に移動させて前記第二の辺の位置が所定位置となるように調整する
ことを含む、レーザ加工方法を提供する。
【００２０】
この方法によりワークを保持すれば、ワークを保持した後でもワークの位置を調整することが可能である。従って、この方法を適用したレーザ加工を実施すると、レーザ加工を良好な位置精度で実施できる。当該方法は、好ましくは上述した保持装置を用いて実施される。
【００２１】
上記方法において、保持部Ａにより保持された隅を含む辺は、辺ａｃと辺ａｂであり、辺ａｃと対向する第二の辺は、辺ｂｄであり、辺ａｂと対向する第二の辺は、辺ｃｄである。
【００２２】
辺ａｂを第一の辺とし、辺ｃｄを第二の辺とする場合には、「保持部Ａにより保持された隅と反対側の隅を保持する保持部」は保持部Ｂであり、この保持部Ｂが配置されている軸と直交する方向、即ち、「位置調整方向」は、Ｙ軸と直交する方向、即ち、Ｘ軸と平行な方向であるｘ方向となる。これに対し、辺ａｃを第一の辺とし、辺ｂｄを第二の辺とする場合には、「保持部Ａにより保持された隅と反対側の隅を保持する保持部」は保持部Ｃであり、この保持部Ｃが配置されている軸と直交する方向、即ち、「位置調整方向」は、Ｘ軸と直交する方向、即ち、Ｙ軸と平行な方向であるｙ方向となる。
【００２３】
上記方法は、好ましくは、ワークの第一の辺および第二の辺の位置を調節した後に、ワークに所定値以上の張力が作用しないことを条件として、第一の辺の保持部Ａにより保持された隅と反対側の隅を保持する保持部を位置調整方向と直交する方向に移動させること、および保持部Ｄを位置調整方向と直交する方向に移動させることを、さらに含む。第一の辺の保持部Ａにより保持された隅と反対側の隅を保持する保持部および保持部Ｄの位置調整方向と直交する方向における移動により、ワークに過度な張力を作用させることなく、ワークを水平方向に保持することが可能となる。
【００２４】
上記方法は、好ましくは、第一の辺の保持部Ａにより保持された隅と反対側の隅を保持する保持部および保持部Ｄを移動させた後、ワークの表面状態を認識し、ワークが水平方向において１つの平面を形成していない場合には、ワークを水平方向に保持するために、第二の辺を保持する２つの保持部を位置調整方向に移動させることを更に含む。ここで、「ワークが水平方向において１つの平面を形成していない」とは、ワークに例えば「たるみ」や「しわ」が存在し、ワーク表面が水平方向において平坦な面を形成していないことを意味する。第二の辺を保持する２つの保持部のｙ方向における移動は、ワークが「たるみ」および／または「しわ」を有することなく水平方向に保持されることを確保する。なお、この場合においても、ワークに過度な張力が作用しないよう、張力を張力計でモニターしながら第二の辺を保持する２つの保持部を移動させることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法で使用する、ワーク保持装置およびワーク保持方法をより具体的に説明する。
本発明のレーザ加工装置に含まれるワーク保持装置の一形態は、四角形のシート状のワークを保持する装置であって、
ワークの四隅ａ、ｂ、ｃおよびｄをそれぞれ保持する４つの保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄ、ならびにベースを有し、
保持部Ａはベースに固定されており、
保持部Ａを原点とするＸ−Ｙ直交座標平面において、
保持部Ｂは、Ｙ軸上に配置され、ｙ方向に移動可能なようにベースに取り付けられ、
保持部Ｃは、Ｘ軸上に配置され、ｘ方向およびｙ方向に移動可能なようにベースに取り付けられ、
保持部Ｄは、保持部Ｂと保持部Ｃとを結ぶ線分を介して保持部Ａと対向するように配置され、ｘ方向およびｙ方向に移動可能なようにベースに取り付けられている
装置である。
【００２６】
あるいは、本発明のレーザ加工装置に含まれるワーク保持装置の別の形態は、四角形のシート状のワークを保持する装置であって、
ワークの四隅ａ、ｂ、ｃおよびｄをそれぞれ保持する４つの保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄ、ならびにベースを有し、
保持部Ａはベースに固定されており、
保持部Ａを原点とするＸ−Ｙ直交座標平面において、
保持部Ｂは、Ｙ軸上に配置され、ｘ方向およびｙ方向に移動可能なようにベースに取り付けられ、
保持部Ｃは、Ｘ軸上に配置され、ｘ方向に移動可能なようにベースに取り付けられ、
保持部Ｄは、保持部Ｂと保持部Ｃとを結ぶ線分を介して保持部Ａと対向するように配置され、ｘ方向およびｙ方向に移動可能なようにベースに取り付けられている
ものであってもよい。
【００２７】
上記の２つの保持装置は、保持部Ｂおよび保持部Ｃの移動可能な方向が異なっている点において異なっている。これは、後述するように、本発明のレーザ加工方法を上記本発明の装置で実施する場合において、ワークの対向する１組の辺の位置を認識して調整するに際し、どの辺の組み合わせを採用するかによって保持部Ｂおよび保持部Ｃの移動方向が決定されることによる。後述するように、ワークの辺ａｃと辺ｂｄの位置を調整する場合には先に挙げた装置を用い、ワークの辺ａｂと辺ｃｄの位置を調整する場合には後に挙げた装置を用いる。
【００２８】
上記保持装置によれば、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄが移動可能であるから、それぞれの保持部でワークの四隅を保持した後であっても、ワークの位置を調整することが可能である。また、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄを適宜ｘ方向および／またはｙ方向に移動させることにより、ワークをたるませることなく水平に保持できる。なお、ｘ方向とはＸ軸に平行な方向（Ｘ軸方向を含む）を意味し、ｙ方向とはＹ軸に平行な方向（Ｙ軸方向を含む）を意味するものとする。
【００２９】
各保持部は四角形のワーク、好ましくはそれぞれの角が直角である長方形または正方形のワークの各隅を保持できる機構を備えたものであり、ワークは、例えば、ピンまたはクリップ等によって保持される。ピンは、一方の部材が突起を有し、他方の部材が突起が嵌合する凹部を備えた開閉機構を有する２つの部材から成り、２つの部材をワークを挟むように閉じたときにワークを保持するようなものであってよい。各保持部は、ワークを保持した状態において、ワークの保持部分（面あるいは点）が同一平面上に存在するように配置されることが好ましい。
【００３０】
移動可能な保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄはそれぞれ、１方向または同一平面内の垂直な２方向に移動できるものであり、例えば、Ｘ軸ステージもしくはＹ軸ステージ、またはＸ−Ｙステージを備えたものである。４つの保持部を載置するベースは、例えば、それ自体が摺動可能であり、保持装置全体を加工のために所定位置へ移動させ得るようになっていてよい。
【００３１】
本発明のレーザ加工装置は、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄが張力を測定する手段を備えていることが好ましい。張力を測定しながら保持部を移動させることにより、ワークに過度に張力が作用して「伸び」が生じることを有効に防止できる。張力を測定する手段は、ワークを適切に保持する過程で各保持部をどのように移動させるかに応じて、必要な方向においてのみワークに作用する張力を測定し得るように各保持部に取り付けるとよい。
【００３２】
本発明のレーザ加工装置は、ワークの対向する１組の辺のＸ−Ｙ直交座標平面における位置をそれぞれ認識する第１認識手段および第２認識手段を備えていることが好ましい。この認識手段を用いれば、ワークの辺の位置を確認しながら所定位置に調整することが容易となる。ワークの対向する１組の辺としては、辺ａｃと辺ｂｄ、辺ａｂと辺ｃｄの組み合わせがあり、例えば辺ａｃと辺ｂｄの位置を調整する場合には、辺ａｃの位置を第１認識手段で、辺ｂｄの位置を第２認識手段で認識する。第１および第２認識手段としては、例えばＣＣＤカメラまたはその他のカメラを使用できる。
【００３３】
本発明のレーザ加工装置は、少なくともワーク中央部におけるワークの表面状態を認識し得るワーク表面状態認識手段を含んでいることが好ましい。このワーク表面状態認識手段によれば、ワーク中央部に生じやすい「しわ」および／または「たるみ」を認識できるので、表面状態を見ながら「しわ」および／または「たるみ」が無くなるように、保持部を適宜移動させることが可能となる。ワーク表面状態認識手段としては、例えば、ＣＣＤカメラまたはその他のカメラを使用できる。また、ワーク表面状態認識手段はワークの表面全体の状態を認識できるよう、移動可能なものであってよい。
【００３４】
また、本発明のレーザ加工方法は、四角形のシート状のワークの四隅ａ、ｂ、ｃおよびｄをそれぞれ４つの保持部Ａ、保持部Ｂ、保持部Ｃおよび保持部Ｄで保持する方法であって、
４つの保持部のうち、固定され移動できないものを保持部Ａとし、保持部Ａを原点とするＸ−Ｙ直交座標平面において、Ｙ軸上に配置されるものを保持部Ｂ、Ｘ軸上に配置されるものを保持部Ｃ、保持部Ｂと保持部Ｃとを結ぶ線分を介して保持部Ａと対向するように配置されるものを保持部Ｄとし、
保持されたワークの辺ａｃの位置を認識し、辺ａｃが所定位置にない場合には、保持部Ｃをｙ方向に移動させることにより、辺ａｃの位置が所定位置となるように調整し、
保持されたワークの辺ｂｄの位置を認識し、辺ｂｄが所定位置にない場合には、保持部Ｄおよび／または保持部Ｂをｙ方向に移動させることにより、辺ｂｄの位置が所定位置となるように調整する
ことを含むワーク保持方法を含み、この方法で保持したワークの被加工面に、レーザ光をワークに照射するレーザ加工方法である。この方法において、ワークの被加工面に照射されるレーザは、レーザ発振器から出射されたレーザ光をミラーで反射させ、レンズで集光したものである。
【００３５】
このワーク保持方法によれば、ワークを保持した後でもワークの位置を調整することが可能である。従って、この方法をレーザ加工に適用した場合にはレーザ加工を良好な位置精度で実施できる。当該方法は、好ましくは上述した保持装置を用いて実施される。
【００３６】
上記ワーク保持方法は、好ましくは、ワークの辺ａｃおよび辺ｂｄの位置を調節した後に、ワークに所定値以上の張力が作用しないことを条件として、保持部Ｃをｘ方向に移動させ、保持部Ｄをｘ方向に更に移動させることを含む。保持部Ｃおよび保持部Ｄのｘ方向における移動により、ワークに過度な張力を作用させることなく、ワークを水平方向に保持することが可能となる。なお、「ｘ方向に移動させる」と言う場合には、ｘ軸と平行な直線上でプラス方向（保持部Ａから遠ざかる方向）またはマイナス方向（保持部Ａに近づく方向）へ移動させることの両方を含む。「ｙ方向に移動させる」と言う場合においても同様である。
【００３７】
上記のワーク保持方法は、好ましくは、保持部Ｃおよび保持部Ｄを移動させた後、ワークの表面状態を認識し、ワークが水平方向において１つの平面を形成していない場合には、ワークを水平方向に保持するために、保持部Ｂおよび保持部Ｄをｙ方向に移動させることを更に含む。ここで、「ワークが水平方向において１つの平面を形成していない」とは、ワークに例えば「たるみ」や「しわ」が存在し、ワーク表面が水平方向において平坦な面を形成していないことを意味する。保持部Ｂおよび保持部Ｄのｙ方向における移動は、ワークが「たるみ」および／または「しわ」を有することなく水平方向に保持されることを確保する。なお、この場合においても、ワークに過度な張力が作用しないよう、張力を張力計でモニターしながら保持部Ｂおよび保持部Ｄを移動させることが好ましい。
【００３８】
上記の方法は、辺ａｃおよび辺ｂｄの位置を調整することから開始する方法であるが、最初に位置調整される１組の対向する辺は辺ａｂおよび辺ｃｄであってよい。その場合には、保持された辺ａｂの位置を調整するために保持部Ｂをｘ方向に移動させ、保持された辺ｃｄの位置を調整するために保持部Ｄおよび／または保持部Ｃをｘ方向に移動させる。続いて、保持部Ｂおよび保持部Ｄをワークに所定値以上の張力が作用しないことを条件としてｙ方向に移動させてよく、更に、保持部Ｃおよび保持部Ｄを、ワークを水平方向に保持するために、ワークの表面状態を確認しながら、ワークに所定値以上の張力が作用しない条件にてｘ方向に移動させるとよい。
【００３９】
また、場合により、本発明のレーザ加工方法に含まれるワーク保持方法は、所定値以上の張力が作用しない条件にて行う保持部Ｃおよび保持部Ｄのｘ方向における移動（もしくは保持部Ｂおよび保持部Ｄのｙ方向における移動）、またはワークの表面状態を確認しながら、ワークに所定値以上の張力が作用しない条件にて行う保持部ＢおよびＤのｙ方向における移動（もしくは保持部ＣおよびＤのｘ方向における移動）の後に、対向する辺ａｃおよび辺ｂｄ（もしくは辺ａｂおよび辺ｃｄ）の位置調整を行ってよい。即ち、３つに大別される上記各移動工程は、どのような順序で実施してもよい。
【００４０】
本発明の装置および方法は、薄いシート状物にレーザ加工を実施する場合に好ましく適用できる。レーザ加工は、例えば、シート状物のワークに小孔を形成する、またはワークを所定形状にカットするために実施できる。
【００４１】
以下、本発明のレーザ加工装置に含まれるワーク保持装置およびレーザ加工方法に含まれるワーク保持方法を、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
図１は、ワークを保持したワーク保持装置の上面図である。ワーク（22）の四隅ａ、ｂ、ｃおよびｄは、それぞれ保持部Ａ（11）、保持部Ｂ（12）、保持部Ｃ（20）および保持部Ｄ（15）で保持されている。図２は、図１のワーク保持装置の斜視図に相当する。ワーク保持装置（10）は、保持部Ａ（11）、Ｙ軸ステージ（13）に載置された保持部Ｂ（12）、Ｘ−Ｙステージ（18）に載置された保持部Ｃ（20）、およびＸ−Ｙステージ（16）に載置された保持部Ｄ（15）、ならびにこれらの保持部が直接的またはＸ−Ｙステージ等を介して間接的に載置されたベースプレート（21）を含んでいる。保持部はすべて、ピンでワークを把持する開閉可能な把持部を有する。この把持部が閉じるとワークを介して一方の部材に設けられたピンが他方の部材に設けられた凹部に嵌合してワークを保持状態とし、把持部が開くとワークの保持状態を解除する。保持部Ｂ（12）はｙ方向の張力を測定できる張力計（14）を、保持部Ｃ（20）はｘ方向の張力を測定できる張力計（19）を、保持部Ｄ（15）はｘ方向の張力を測定できる張力計（17ａ）およびｙ方向の張力を測定できる張力計（17ｂ）を備えている。
【００４３】
ワーク保持装置（10）は更に、ワーク（22）の辺ａｃの位置を認識する第１認識手段としてのＣＣＤカメラ（23）、ワーク（22）の辺ｂｄの位置を認識する第２認識手段としてのＣＣＤカメラ（25）を備えており、ワーク（22）の中央部の上方にワークの表面を認識する手段としてのＣＣＤカメラ（24）が配置されている。
【００４４】
この装置を用いてワークを保持し、ワークの位置を調整する方法を図３にてフローチャートとして示す。以下、本発明のレーザ加工方法に含まれるワーク保持方法を図２および図３を参照して説明する。
【００４５】
（１）ワークの保持
ワーク（22）は仮置きテーブル（26）に置かれ、適当な駆動手段によってベースプレート（21）の上方に搬送される。このとき、各保持部の把持部は開いた状態にある。仮置きテーブル（26）はワークの四隅ａ、ｂ、ｃおよびｄがそれぞれ保持部Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの把持部に到達するまで移動させ、その位置で各把持部を閉じてワークの四隅を保持する。ワークを保持した後、仮置きテーブル（26）は後退させられる。
【００４６】
仮置きテーブルとは、その表面にワークを密着させて取り付けることができ、ワークがワーク保持装置で保持された後には、ワークが密着した状態を解いてワークから離れ得るものである。仮置きテーブルを使用する場合には、ワークの四隅が保持部で保持されるように仮置きテーブルからはみ出るようにして取り付ける必要がある。仮置きテーブルへのワークの取り付けは、ワークを保持した後、容易にワークを取り外すことができ、また、ワークの品質に悪影響を及ぼさない限りにおいて任意の方法で実施できる。例えば、ワークに悪影響を及ぼさない粘着剤により仮接着させて、または磁石によって取り付けてよく、あるいはワークと仮置きテーブルとの間に水の薄膜を介在させ、水の表面張力を利用して取り付けてよい。また、仮置きテーブルに吸引用の開口部を設け、真空吸着を利用して取り付けてよい。
【００４７】
（２）ワークの辺ａｃおよび辺ｂｄの位置調整
続いて、第１認識手段（23）でワークの辺ａｃの位置を認識し、辺ａｃが所定位置からずれている場合には、保持部Ｃ（20）をＸ−Ｙステージ（18）によりｙ方向に移動させ、辺ａｃを所定位置に位置させる。辺ａｃを所定位置に位置させる方法としては、例えばベースプレート（21）に基準線を引き、当該基準線の真上に辺ａｃが位置するように、第１認識手段（23）で辺ａｃの位置を確認しながら保持部Ｃを移動させる方法がある。あるいは、第１認識手段（23）を基準とする方法、即ち、第１認識手段（23）によって提供される認識可能な基準線（例えば、ファインダーから辺ａｃとともに認識できる基準線）と辺ａｃとが一致するように、辺ａｃの位置を確認しながら保持部Ｃを移動させる方法もある。
【００４８】
辺ａｃの位置調整が済んだ後、辺ｂｄの位置調整を、第２認識手段（25）で辺ｂｄの位置を確認しながら、保持部Ｄ（15）をＸ−Ｙステージ（16）でｙ方向に移動させる、および／または保持部ＢをＹ軸ステージでｙ方向に移動させることにより実施する。辺ｂｄを所定位置に位置させる手法は、辺ａｃと同じ手法であってよい。なお、辺ａｃおよび辺ｂｄの位置調整の順序は逆であってもよい。
【００４９】
（３）保持部Ｃおよび保持部Ｄのｘ方向における移動
辺ａｃおよび辺ｂｄの位置を調整した後、ワークの辺辺ａｂおよび辺ｃｄを互いに略平行とし、またｘ方向において存在するワークの「たるみ」および「しわ」を伸ばすために、保持部Ｃおよび保持部Ｄを移動させる。ここで、ｘ方向において存在するワークの「たるみ」および「しわ」とは、保持部Ｃ（20）および保持部Ｄ（15）をｘ方向に移動させることにより、伸びて無くなる「たるみ」および「しわ」をいう。
【００５０】
保持部Ｃ（20）および保持部Ｄ（15）は、張力計（19）（17ａ）でワークに作用するｘ方向の張力を測定しながら、それぞれＸ−Ｙステージ（18）（16）によってｘ方向に移動させる。保持部Ｃ（20）および保持部Ｄ（15）は、ワークに伸びが生じない、または伸びが許容範囲内となるように、ｘ方向に作用する張力が所定値を超えない条件下で移動させる。保持部Ｃ（20）および保持部Ｄ（15）は、ワークの辺ａｂおよび辺ｃｄが互いに略平行となる位置まで移動させられ、従って、それぞれに設けた張力計（19）（17ａ）は、最終的にほぼ同じ値を示すこととなる。保持部Ｃ（20）および保持部Ｄ（15）は張力を測定しながら交互に移動させるとよい。あるいは、両者を同時に移動させてもよい。
【００５１】
なお、ワークに作用するｘ方向の張力は、ワークおよび加工の種類等に応じて、その上限値が決定される。例えば、厚さ４０〜５０μｍ、タテ×ヨコが２４０×２４０mmの樹脂製シートをレーザ加工により穿孔する場合にあっては、張力計（19）および張力計（17ａ）が示す張力の上限値は８０〜１００ｇｆの範囲内に設定される。
【００５２】
（４）保持部Ｂおよび保持部Ｄのｙ方向における移動
次に、ワーク（22）の表面が平坦な水平面となるように、保持部Ｂ（12）および保持部Ｄ（15）をｙ方向に移動させ、ワーク（22）に存在するｙ方向の「たるみ」や「しわ」を伸ばす。ここで、ｙ方向において存在するワーク（22）の「たるみ」および「しわ」とは、保持部Ｂ（12）および保持部Ｄ（15）をｙ方向に移動させることにより、伸びて無くなる「たるみ」および「しわ」をいう。
【００５３】
保持部Ｂ（12）および保持部Ｄ（15）のｙ方向における移動は、ワーク表面状態認識手段（24）によってワーク（22）の表面状態、即ち「たるみ」および／または「しわ」の有無を確認しながら、ワークに作用するｙ方向の張力が所定値を超えない条件下で、それぞれＹ軸ステージ（13）およびＸ−Ｙステージ（16）を移動させることにより行う。張力は、保持部Ｂ（12）および保持部Ｄ（15）に設けた張力計（14）および張力計（17ｂ）により測定する。
【００５４】
保持部Ｂ（12）および保持部Ｄ（15）は、ワーク表面状態認識手段（24）によりワークの表面に「たるみ」および／または「しわ」が存在しないことが確認されるまで移動させる。保持部Ｂ（12）および保持部Ｄ（15）は、表面状態を確認し、また張力を測定しながら交互に移動させるとよい。あるいは、両者を同時に移動させてもよい。
【００５５】
このようにして所定位置に保持されたワークは、ワークに所定の加工を実施するためにワーク保持装置とともに所定の場所へ移動する。図２に示す態様では、ベースプレート（21）がレール（27）上を滑動できるようになっており、レール（27）はワークを加工する場所に通じている。
【００５６】
このワーク保持装置は、加工処理装置に組み込むことができる。その例を図５に示す。図５は、図１のワーク保持装置（10）をレーザ加工処理装置（50）に組み込んだ様子を示す。図示したレーザ加工装置（50）は、レーザ発信器（51）から出射されたレーザ・ビーム（52）を１対の回転ミラー（53）に照射した後、レンズ（54）で集光し、これをワーク（22）に照射することによりワーク（22）の被加工面に小孔を形成する。
【００５７】
このワーク保持装置の別の形態を図４に示す。ワーク保持装置（30）は、チャックユニットＡ（40）、Ｘ−Ｙステージ（42）に載置されたチャックユニットＢ（41）、Ｘ軸ステージ（44）に載置されたチャックユニットＣ（43）、およびＸ−Ｙステージ（46）に載置されたチャックユニットＤ（45）を含む。チャックユニットＡ（40）はべースプレート（図示せず）に固定され、Ｘ−Ｙステージ（42）、Ｘ軸ステージ（44）およびＸ−Ｙステージ（46）はベースプレートに移動可能なように取り付けられている。各チャックユニットは各保持部に相当する。チャックユニットはピンでワークを把持する開閉可能な把持部を有し、把持部が閉じるとワークを介してピンが係合することによりワークが保持状態となり、把持部が開くとワークの保持状態は解除される。ワーク（31）は、その辺ａｂの位置が第１認識手段（47）により、その辺ｃｄの位置が第２認識手段（48）により、その表面状態がワーク表面状態認識手段（49）により認識されるようになっている。
【００５８】
ワーク保持装置（30）は更に、ローラＡ（32）、ローラＢ（33）、サイドローラａ（34）を３個、サイドローラｂ（35）を３個含む。各ローラは、図示するように１対のローラから成り、ローラ同士が接する位置が同一平面上に存在するように配置されている。また、各ローラは、モータ（37ａ）、ベルト（37ｂ）およびギア（図示せず）を介して繋がっており、モータ（37）が回転することにより、各ローラが回転する。また、各ローラにはシリンダが取り付けられ、ローラ間が開閉できるようになっている。図４においては、サイドローラａ（34）のシリンダ（39）およびサイドローラｂ（35）のシリンダ（38）のみを図示する。
【００５９】
各ローラは、ワーク（31）の一辺（図４では辺ａｃ）がチャックユニットＡ（40）およびチャックユニットＣ（43）に到達するように、ワーク（31）を搬送する。従って、図１に示す装置と異なり、仮置き台（36）によるワーク（31）の搬送はローラＡ（32）まででよい。ワーク（31）がローラＡ（32）を経由して、支持体（34ａ，35ａ）によって支持されながら、サイドローラａ（34）およびサイドローラｂ（35）により搬送され、ワークの辺ａｃがローラＢ（33）を経由して、ワーク（31）の隅ａおよびｃがチャックユニットＡ（40）およびチャックユニットＣ（43）に到達したとき、モータ（37）の回転を停止させ、ワークの四隅ａ、ｂ、ｃおよびｄをそれぞれチャックユニットＡ（40）、チャックユニットＢ（41）、チャックユニットＣ（43）およびチャックユニットＤ（45）で把持して保持する。保持後、チャックユニットＢ、ＣおよびＤの移動によりワーク（31）を移動させ得るように、各ローラを構成する１対のローラの間を開く。
【００６０】
ワーク（31）の位置調整は、図１および図２を参照して説明した方法と同様にして実施できる。但し、図４においては、辺ａｂおよび辺ｃｄの位置調整をそれぞれ第１認識手段（47）および第２認識手段（48）で位置を認識・確認しながら実施するため、各チャックユニットは次の手順に従って移動させられることとなる。
【００６１】
（１）チャックユニットＢ（41）、ならびにチャックユニットＤ（45）および／またはチャックユニットＣ（43）をｘ方向に移動させることによりワーク（31）の辺ａｂならびに辺ｃｄの位置を調整する。
（２）チャックユニットＢ（41）および保持部Ｄ（45）をｙ方向に、ワーク（31）に作用するｙ方向の張力を測定しながら移動させる。
（３）チャックユニットＣ（43）および保持部Ｄ（45）をｘ方向に、ワークの表面状態を認識し、ワーク（31）に作用するｘ方向の張力を測定しながら移動させる。
【００６２】
従って、上記の手順に従って、各チャックユニットを移動させるためには、チャックユニットＢ（41）はワーク（31）に作用するｙ方向の張力を測定できる手段（図示せず）を、チャックユニットＣ（43）はワーク（31）に作用するｘ方向の張力を測定できる手段（図示せず）を、チャックユニットＤ（45）はワーク（31）に作用するｘ方向およびｙ方向の張力を測定できる手段（図示せず）を備えていればよく、この点において図２に示す装置と図４に示す装置は同じである。
【００６３】
図４に示す装置にロール形状の連続シートを切断して得たワークを供給する場合、サイドローラがワークについた巻きグセを伸ばす役割をするため、当該装置は、そのようなワークを保持するのに特に適している。また、図４に示す装置も図２に示す装置と同様に、レーザ加工装置に組み込んで使用することができる。
【００６４】
上記において説明した装置においては、４つの保持部のうち、１つが固定され、１つが一方向にのみ移動できるようになっているが、例えば、固定された保持部Ａ以外の保持部をすべてｘ方向およびｙ方向に移動できるようにして、第１認識手段および第２認識手段で認識される１組の対向する辺が、辺ａｃと辺ｂｄ、および辺ａｂと辺ｃｄである場合のいずれにも対応できるようにしてよい。あるいは、４つの保持部をすべてｘ方向およびｙ方向に移動可能なようにベースに取り付け、ワークを保持するに際し、１つの保持部を固定して保持部Ａとし、残りの保持部を保持部Ｂ、ＣおよびＤとして、上記の説明に従ってワークを保持するようにしてよい。そのような保持装置においては保持部Ａを任意の位置とすることができるので、当該保持装置は種々多様な加工装置に対応できるとものとなる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法は、移動可能な保持部にシート状のワークを保持させた後、保持部を移動させることによりワークの位置を調整することを可能にし、また、ワークに過度の張力を作用させることなくワークを水平方向において１つの平面を形成するように保持することを可能にするという特徴を有する。更に、本発明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法は、４つの保持部のうち、３つの保持部をワークの位置または表面状態を確認しながら移動させることによって、ワークの位置の微調整を可能にするという特徴を有する。これらの特徴により、本発明のレーザ加工装置およびレーザ加工方法は、ワークにおける加工処理の位置精度を大幅に向上させる。従って、本発明は、レーザ・ビームによる基板材料の穿孔処理等、精密な位置精度が要求される加工処理に特に好ましく適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のレーザ加工装置に含まれるワーク保持装置を模式的に示す上面図である。
【図２】  本発明のレーザ加工装置に含まれるワーク保持装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】  本発明のレーザ加工方法に含まれるワーク保持方法を示すフローチャートである。
【図４】  本発明のレーザ加工装置に含まれるワーク保持装置を模式的に示す斜視図である。
【図５】  本発明のレーザ加工装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】  従来のワーク保持装置を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
10...ワーク保持装置、11...保持部Ａ、12...保持部Ｂ、13...Ｙ軸ステージ、14...張力計、15...保持部Ｄ、16...Ｘ−Ｙステージ、17ａ...張力計、17ｂ...張力計、18...Ｘ−Ｙステージ、19...張力計、20...保持部Ｃ、21...ベースプレート、22...ワーク、23...第１認識手段、24...ワーク表面状態認識手段、25...第２認識手段、26...仮置きテーブル、30...ワーク保持装置、31...ワーク、32...ローラＡ、33...ローラＢ、34...サイドローラａ、34a...支持体、35...サイドローラｂ、35ａ...支持体、36...仮置きテーブル、37ａ...モータ、37ｂ...ベルト、38...シリンダ、39...シリンダ、40...チャックユニットＡ、41...チャックユニットＢ、42...Ｘ−Ｙステージ、43...チャックユニットＣ、44...Ｘ軸ステージ、45...チャックユニットＤ、46...Ｘ−Ｙステージ、47...第１認識手段、48...第２認識手段、49...ワーク表面状態認識手段、50...レーザ加工装置、51...レーザ発信器、52...レーザ・ビーム、53...反射ミラー、54...レンズ、60...ワーク保持装置、61...ワーク、62...ワーク固定手段Ａ、63...ワーク固定手段Ｂ、64...ワーク固定手段駆動シリンダ、65...ワーク固定手段Ａ開閉用シリンダ、66...ワーク固定手段Ｂ開閉用シリンダ、67...ワーク供給ステージ。